Algoritme voorspelt beweging mobiele telefoongebruiker

Datum: 21 april 2016

Inleiding: Wetenschappers van onder meer UAntwerpen ontwikkelden een technologie die mobiele breedbandnetwerken stabieler en performanter maakt, waardoor de datasnelheid verhoogt.

In het kader van het Europese SEMAFOUR-project, waarvan ook telecomreuzen Ericsson en Nokia deel uitmaakten, hebben onderzoekers van iMinds technologieën ontwikkeld die mobiele breedbandnetwerken stabieler en performanter kunnen maken. Zo creëerden wetenschappers van iMinds - Universiteit Antwerpen een uniek algoritme dat kan voorspellen hoe mobiele gebruikers zich zullen verplaatsen van de ene gsm-antenne naar de andere. Uit simulaties bleek dat op die manier het onnodig switchen (de zogenaamde ‘handover’) tussen antennes tot 20% verminderd kan worden, waardoor het risico op het tijdelijk wegvallen van de mobiele verbinding kan worden beperkt. Researchers van iMinds - UGent werkten op hun beurt mee aan de ontwikkeling van een intelligent systeem dat gebruikers automatisch verbindt met de meest performante wifi- of 4G-antenne in hun buurt. Dankzij hun technologie kan de gemiddelde datasnelheid voor mobiele gebruikers in bepaalde omstandigheden tot 85% verhoogd worden. 

Een voorspellend model dat onnodige handovers vermindert
Snelle mobiele verbindingen op basis van 3G-, 4G- (en in de toekomst ook 5G-) technologie vereisen de installatie van grote hoeveelheden antennes, waarbij elke antenne een beperkte oppervlakte (of cel) beslaat. Maar mensen zijn constant in beweging en begeven zich dus voortdurend van de ene cel naar de andere (vaak zelfs tegen hoge snelheden, zoals op een autosnelweg).

En dat houdt risico’s in voor onze mobiele verbinding: wanneer onze smartphone snel moet switchen tussen antennes (wat in de telecomindustrie de ‘handover’ wordt genoemd) bestaat immers de kans dat we onze verbinding met het netwerk even verliezen. Bovendien veroorzaken die handovers zelf ook heel wat extra netwerkcommunicatie, wat de operator op kosten jaagt. Onderzoekers van iMinds - Universiteit Antwerpen stellen nu echter een manier voor om dat probleem aan te pakken.

“Binnen het Europese SEMAFOUR-project hebben we een slim algoritme ontwikkeld dat de bewegingen van een mobiele telefoongebruiker voorspelt op basis van een aantal parameters,” zegt Bart Sas (iMinds - Universiteit Antwerpen). “Door ervan uit te gaan dat gebruikers logische bewegingspatronen volgen via de straten en wegen in een cel, kunnen we op basis van historische gebruikersdata voorspellen hoe gebruikers zich door die cellen gaan bewegen.”

“Op basis van die informatie – en de voorspelling van ons algoritme – gaan we dan bekijken met welke antennes een smartphone zich het beste kan verbinden om korte (belastende en onnodige) handovers te vermijden. Uit simulaties bleek dat we op deze manier het aantal onnodige handovers tot 20% kunnen verminderen,” aldus Bart Sas.

Vlaamse spitstechnologie dus die door telecomoperatoren kan worden aangewend om hun netwerken (kost)efficiënter te maken, maar die ook kan resulteren in stabielere mobiele verbindingen. 

“En voor zover we weten, gaat het hier echt wel om een unieke benadering,” benadrukt prof. dr. Steven Latré (iMinds - Universiteit Antwerpen). “Op zich bestaan er al helemaal niet zoveel voorspellende algoritmes die dit doen; en degene die er wel zijn, gebruiken de GPS-coördinaten van de smartphone. Wij werken echter op basis van standaard 4G-metingen, waardoor geen extra GPS-ondersteuning nodig is. Dat is belangrijk, want slechts een fractie van de smartphonegebruikers heeft GPS voortdurend opstaan.”

Technologie die smartphones automatisch met de meest performante wifi- of 4G-antenne verbindt

Binnen het SEMAFOUR-project werd ook bekeken hoe telecomoperatoren de capaciteit van hun 4G-netwerken kunnen verhogen door gebruikers automatisch te verbinden met die wifi- of 4G-antenne in hun buurt die het beste signaal garandeert.

“Vandaag is dat een beslissing die door elk toestel autonoom wordt genomen, in functie van persoonlijke instellingen,” zegt prof. dr. Ingrid Moerman (iMinds - UGent). “Maar in het kader van SEMAFOUR hebben we nu intelligente technologie kunnen onderzoeken waarmee de verdeling van gebruikers – over mobiele netwerken heen – automatisch kan worden geoptimaliseerd. Op die manier konden we, tijdens testen, de gemiddelde datasnelheid voor gebruikers tot 85% verhogen.”

“Daarnaast vonden we het belangrijk om na te gaan in hoeverre deze technologie ondersteund wordt door, of complementair is met, de huidige standaarden. We wilden ons er immers van verzekeren dat dit ook werkelijk, en op korte termijn, implementeerbaar is,” zegt Pieter Willemen (iMinds - UGent). “Bovendien werkt de technologie op een gedistribueerde manier: nieuwe (4G- of wifi-) antennes kunnen makkelijk worden toegevoegd. En dat is een groot pluspunt voor operatoren.”

Over het SEMAFOUR-project
In het kader van het Europese SEMAFOUR-project werd een systeem ontworpen en ontwikkeld dat netwerkoperatoren moet toelaten om complexe heterogene mobiele netwerken holistisch te beheren en te exploiteren. Het project resulteerde in nieuwe krachtige SON-algoritmen en een geïntegreerd SON-beheersysteem. Het SEMAFOUR-consortium bestond uit Europese mobiele netwerkoperatoren,  aanbieders van telecomtechnologie en -diensten (zoals Ericsson en Nokia) en onderzoeksinstellingen (met inbegrip van iMinds-onderzoekers aan de universiteiten van Antwerpen en Gent).



Url: http://www.fp7-semafour.eu